Dünya'nın yüzeyinin %71'ini kaplayan derin denizler en gizemli ve zorlu alanlardır. Yüksek basınçları yüzlerce ve binlerce atmosfer arasında değişir.ve şiddetli sıcaklık dalgalanmalarıDerin deniz araştırma ekipmanlarının "enerji kalbi" olarakBir pilin su geçirmezliği, keşif görevlerinin başarısını doğrudan belirler.Eşsiz "yağı mühürleme + basınç dengesi" tasarımları sayesinde, yağla dolu piller geleneksel pillerin derin deniz su geçirmezlik sıkıntılarını aşmışlardır.Sualtı robotları için temel güç kaynağı haline geliyor, derin deniz kameraları, deniz tabanı sensörleri ve diğer ekipmanlar.pratik uygulamalar, ve petrolle doldurulmuş pillerin teknolojik evrimi, "sualtı aşırı ortamlarında" sabit güç kaynağını nasıl koruduğunu ortaya çıkardı.

I. Derin Deniz Suya Karşı Dayanıklılığın "Yaşam-ölüm testi: Neden geleneksel piller mücadele ediyor?"

Yağla dolu pillerin değerini anlamak için,Öncelikle, derin deniz ortamının bataryalara getirdiği "üçlü saldırıyı" tanımak gerekir., aşırı koşulların erozyonuna dayanamıyor.

1Yüksek Basınçlı Sıkıştırma: Kapak Yırtılması için "Öldürücü Basınç"

Her 10 metre derinliklere inersek basınç 1 atmosfer artar.basınç aynı anda 1 metrekarelik bir alana basan 100 aile aracına eşittir.Çoğu geleneksel batarya, yüksek basınç altında geri dönüşü olmayan deformasyon geçiren "sert kabuk + statik mühürleme" tasarımını (örneğin kauçuk contalar, yapıştırıcı yapıştırma) benimser: en iyi durumda,Dişliler sıkılmış ve deforme olmuş., boşluklar yaratır; en kötü durumda, kabuk doğrudan yırtılır, deniz suyunun batarya çekirdeğine anında girmesine izin verir."IP68 su geçirmez" etiketli bir lityum bataryası 500 metre derinliğe batırıldı., ve kısa devreye girdi ve sadece 23 dakikada tüm gücü kaybetti.

2Deniz suyu korozyonu: Elektrotların ve elektrolitlerin "görünmez katili"

Deniz suyu, magnezyum klorür ve kalsiyum klorür gibi elektrolitlerle birlikte yaklaşık %3,5 sodyum klorür içerir ve bu da tatlı sudan çok daha aşındırıcıdır.Geleneksel bir pilin kağıdı tamamen yırtılmasa bile, deniz suyu küçük boşluklardan sızabilir: bir yandan, pil elektrotlarıyla kimyasal olarak reaksiyona girer (örneğin,Lityum pillerin alüminyum folyo pozitif elektrodu, deniz suyu tarafından alüminyum oksit oluşturmak için aşındırılır, zayıf elektrot temasına neden olur); Öte yandan, iç elektroliti seyrelterek ve kirletir, iyon göç yolunu bozar.Veriler, geleneksel su geçirmez bir lityum pilin 24 saat sığ deniz suyuna (10 metre derinliğe) batırıldıktan sonra, kapasitesi %40'tan fazla azalır, bu da derin deniz araştırmalarının uzun vadeli güç tedarik gereksinimlerini karşılamaktan çok uzaktır.

3- Sıcaklık dalgalanmaları: Sıfırlama başarısızlığının "katalisörü"

Derin deniz sabit sıcaklıklı bir ortam değildir.yüzey deniz suyu ile derin deniz hidrotermal kaynaklarının yakınlığı arasındaki sıcaklık farkı 300°C'yi aştığından (yüzeyde yaklaşık 20°C)Geleneksel bataryaların mühürleme malzemeleri (örneğin kauçuk dikişler) şiddetli sıcaklık değişiklikleri altında genişler ve daralır, böylece mühürleme boşluğu artar.Deniz suyunu zar zor engelleyen yapılar, tekrarlanan sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle başlangıçta mühürleme özelliklerini kaybeder, sonunda deniz suyunun batarya çekirdeğine sızmasına izin verir. Bu, birçok "sığ deniz su geçirmez bataryasının" derin denizde çalışamamasının temel nedenidir.

II. Yağla Dolu Pillerin Derin Deniz Suya Karşı Dayanıklılığı: "Yağ" Nasıl "Üçlü Koruma Ağı" Oluşturur

Petrolle doldurulmuş piller, "enerji depolama" ve "su geçirmez koruma" ile derin bir şekilde birleştirildiği için derin denizlerde gelişebilir.Üçlü bir tasarım yoluyla yalıtım yağ bariyeri + basınç dengesi + korozyona dayanıklı malzemeler, "Geleneksel pillerin su geçirmez ağrı noktalarını tam olarak ele alıyorlar.

1İzolatör Yağ Doldurma: İlk "Fiziksel Su geçirmez Bariyer"

Bir katmanÖzel yalıtım yağı(çoğunlukla mineral yağı veya sentetik ester yağı) yağla doldurulmuş pillerin hücresinin ve batarya çekirdeğinin arasında doldurulur.

• Deniz suyunun sızmasını engelleme: Deniz suyuna benzer bir yoğunluğa sahip olan yalıtım yağı, deniz suyunda çözünmez ve son derece güçlü mühürleme özelliklerine sahiptir.yalıtım yağı önce boşlukları doldurur., deniz suyu ile batarya çekirdeği arasındaki doğrudan temayı önlemek için bir "yağ filmi bariyer" oluşturur; kapak kısmen yırtılmış olsa bile, yalıtım yağı yavaşça sızar, forming an "oil layer" at the rupture site to delay seawater intrusion (experimental data shows that a certain type of oil-filled battery can still operate for 3 hours in the deep sea at 200 meters even with a 1mm casing crack).

• Pil çekirdeğinin yalıtımı ve korunması: İzolatör yağı kendisinin mükemmel elektrik yalıtım özelliklerine sahiptir.Batarya çekirdeğinin pozitif ve negatif elektrotları ile devre oluşturamayan, böylece kısa devre arızasından kaçınmak, geleneksel pillerin tamamen eksik olduğu belirgin bir avantaj.

2Basınç Denge Tasarımı: Derin Deniz Yüksek Basıncına Karşı "Anahtar Trick"

Derin deniz yüksek basıncından kaynaklanan kabuk yırtısını gidermek için, yağla dolu piller bir "Esnek yağ odası + basınç aktarımı" İç ve dış basınç dengesini sağlamak için tasarlanmış:

• Esnek Yağ Odası Yapısı: Bataryanın içinde yağ geçirmez kauçuktan yapılmış esnek bir yağ odası vardır ve yalıtım yağıyla doludur.Deniz suyunun dış basıncı, kabuk üzerinden esnek yağ odasına aktarılır.Yağ odası sıkıştırılır ve yalıtım yağının iç basıncı buna göre artar ve sonunda dış deniz suyu basıncıyla dengelenir.Batarya kabuğunun taşıdığı "net basıncı" önemli ölçüde azalır., yüksek basınçtan kaynaklanan deformasyon ve yırtılmayı önler (düşüm takımının prensibine benzer: insan vücudundaki dış suyun basıncına karşı koymak için iç hava basıncını ayarlamak).

• Elektrolit ve yalıtım yağı arasındaki "katmanlı yalıtım": Batarya çekirdeğinin içindeki elektrolit (örneğin, lityum bazlı elektrolit) ve dış yalıtım yağı, yağa dayanıklı bir diyafragma ile ayrılır.Bu, elektrolitin yalıtım yağıyla karışmasını önlemekle kalmaz (bataryanın kimyasal reaksiyonlarına müdahale etmekten kaçınır), aynı zamanda diyafragma üzerinden basınç iletimini de sağlar., batarya çekirdeğinin iç basıncının dış yalıtım yağı basıncıyla eşzamanlı olarak değişmesine izin verir ve batarya çekirdeğini yüksek basınç hasarından daha fazla korur.

3Korrozyona Dirençli Malzeme Eşleşmesi: Deniz Su Erozyonuna Karşı Temel Garanti

Petrolle doldurulmuş pillerin kabukları ve anahtar bileşenleri, kaynağından su geçirmez dayanıklılığı arttırmak için "derin deniz korozyona dayanıklı" malzemelerden yapılır:

• Kaplama malzemeleri: Titanyum alaşımı veya 316L paslanmaz çelik çoğunlukla kullanılır.Normal alüminyum alaşımlarından daha yüksek basınçlı ortamlarda (deneyler, 316L paslanmaz çeliklerin 1 yıl derin denizde batırıldıklarında korozyon oranının sadece 0 olduğunu göstermektedir).01mm/yıl, sıradan alüminyum alaşımlarının ise 0.5mm/yıl'a ulaşabilir).

• Elektrotlar ve terminallerPozitif elektrot nikel kaplı bakır folyo, negatif elektrot teneke kaplı bakır folyo,ve terminaller politetrafluoroetilen (PTFE) ile mühürlenmiştir. PTFE sadece deniz suyu korozyona dayanıklı değil aynı zamanda -20 °C ila 260 °C sıcaklık aralığında da kararlıdır., sıcaklık dalgalanmalarından kaynaklanan mühürleme arızasını önler.

III. Derin Deniz Pratik Vakaları: Yağla Dolu Pillerin "Güvenli Performansı"

Petrolle doldurulmuş pillerin derin deniz su geçirmezliği yeteneği, çeşitli bilimsel araştırma ve endüstriyel senaryolarda doğrulandı.000 metre derin deniz seferleri sığ deniz acil kurtarmaPratik performansları "sualtı enerji çekirdeği" olarak güvenilirliklerini kanıtladı.

13000 metre derinliklerde çekilen kamera: Nadir yaratıkları yakalamak için "Görüntü Koruyucusu"

Çin'in "Deep Sea Warrior" mürettebatlı denizaltısı bir zamanlar 3.000 metre derinlikte derin deniz biyolojik gözlem görevleri yapmak için petrolle dolu bir pille donatılmış yüksek çözünürlüklü bir kamera taşıyordu.Bu kameranın yağla dolu bataryası "lithium bazlı elektrolit + yüksek yoğunluklu yalıtım yağı" tasarımını benimsemiştir, titanyum alaşımlı bir kabın ve 300 atmosfer basıncıya dayanabilen esnek bir yağ odası ile.Derin deniz salyangozları ve tüp solucanları gibi nadir canlıların net görüntülerini elde etmek, çoklu sıcaklık dalgalanmalarına rağmen (10°C'den 25°C'ye kadar), pil voltajı 3,7V ± 0,1V'de sabit kaldı ve su geçirmez arızalar olmadı.Daha önce kullanılan geleneksel mühürlü lityum bataryası, basınç sorunları nedeniyle aynı derinlikte en fazla 15 saat sonra arıza gösterdi..

21500 metrelik deniz tabanı sensörü: Petrol ve gaz araştırması için "uzun vadeli veri istasyonu"

Deniz tabanı petrol ve gaz araştırması, gerçek zamanlı olarak oluşum basıncını, sıcaklığını ve diğer verileri izlemek için çok sayıda sensör kullanmayı gerektirir.Deniz tabanında 6 ila 12 ay boyunca sürekli çalışmak zorunda olanlarBir enerji şirketi tarafından bu sensörler için donanımlandırılan yağla dolu batarya hedeflenmiş tasarımlara sahipti:

• Deniz tabanı akımlarının neden olduğu yağ dökülmesini önlemek için yüksek viskozitesi olan yalıtım yağı ile doldurmak;

• Derin denizde yaklaşık 4°C'lik sabit sıcaklık ortamına uyum sağlamak için düşük sıcaklığa dayanıklı bir lityum tuz elektrolit kullanmak;

• Çift PTFE dikişli 316L paslanmaz çelik bir kabuk.
  Pratik olarak, bu yağla dolu batarya, 1500 metre derinlikte 10 ay boyunca sabit güç sağladı.Bu süre zarfında bakım gerektirmeyen %100 sensör veri iletim hızıBuna karşılık, daha önce kullanılan geleneksel su geçirmez bataryaların ortalama olarak her 3 ayda bir değiştirilmesi gerekiyordu.Sadece araştırma maliyetlerini arttırmakla kalmayıp aynı zamanda deniz tabanı çevresine zarar verme riski de vardı..

3. 50 metrelik sığ deniz kurtarma robotu: Acil durumlar için "Yüksek Esnek Asistan"

Petrolle doldurulmuş piller ayrıca sığ deniz senaryolarında (100 metre içinde) mükemmel performans gösterir.Acil kurtarma ekibinin kullandığı "mini ROV" (uzaktan kumandalı sualtı aracı) hafif bir yağla dolu batarya ile (sadece 500 gram ağırlığında) donatıldı, yalıtım yağı ile doldurulur ve "öz basınç dengesi" tasarımını benimser (mükemmel yağ odası gerekmez, yalıtım yağı hafif sıkıştırma ile basınç dengesi elde edilir).Liman kargaşası kurtarma görevi sırasında, bu ROV, 50 metre derinlikte 8 saat çalıştı, bataryaya su girmeden sık sık dar kabin boşluklarından geçerek.Sonunda sıkışmış personelin yerini buldu.Buna karşılık, geleneksel su geçirmez lityum pil kullanan benzer bir ROV, aynı çalışma koşullarında en fazla 3 saat çalışabilir.Su içeri girme ve kontrol kaybı riskiyle.

IV. Teknolojik Gelişme ve DIY İzlenimleri: Derin Deniz Yağla Dolu Pillerin Geleceği ve Uygulamaları

Petrolle doldurulmuş piller, çoğu derin deniz senaryosunun ihtiyaçlarını karşılayabilse de, hala "ağır ağırlık, düşük enerji yoğunluğu ve zor bakım gibi zorluklarla karşı karşıyadır." Bu engeller aynı zamanda gelecekteki atılımların yönünü de gösteriyor.Elektronik ekipman meraklıları için, su geçirmezlik ilkeleri sualtı DIY projeleri için pratik fikirler de sağlayabilir.

1Gelecekteki İlerlemeler: Hafif, Yüksek Kapasiteli ve Akıllı

• Hafif malzemelerKarbon lifle güçlendirilmiş reçine kabukları geliştirmek, basınç direncini sağlayarak 10Ah derin deniz yağla doldurulmuş bir pilin ağırlığını 2kg'den 1kg'den azına düşürmek için;

• Yüksek Kapasiteli Elektrolitler: Yeni lityum-metal negatif elektrot elektrolitlerinin geliştirilmesi, iyileştirilmiş yalıtım yağı ile birleştirildiğinde (örneğin, nano ölçekli su yalıtım maddeleri eklenerek),Enerji yoğunluğunu 80-120Wh/kg'dan 150Wh/kg'ın üzerine yükseltmek için;

• Akıllı İzleme: Mikro basınç sensörlerinin ve yağ konsantrasyon sensörlerinin yerleştirilmesi, batarya iç durumunu gerçek zamanlı olarak iletmek, arızaların erken uyarılmasını sağlamak ve bakım maliyetlerini azaltmak.

2. DIY Insights: Geleneksel ekipmanların su geçirmezliğini artırmak için "Tipler"

• Basit yalıtım yağı mühürleme: Geleneksel bir bataryaya küçük miktarda transformatör yağı doldurun, daha sonra sığ su ortamlarında (örneğin yüzme havuzlarında) su geçirmezlik performansını artırmak için epoksi reçine ile kapatın,(Sıcaklık değişimleri nedeniyle basınç birikmesini önlemek için küçük bir havalandırma deliği ayırılmalıdır);

• Basınç Denge Tasarımı: DIY bir sualtı sensörü yaparken, iç ve dış basınç dengesini sağlamak ve kabın yırtılmasını önlemek için kabuk üzerine esnek bir kauçuk mesane (hava veya yağla doldurulmuş) monte edin.

• Korozyona dayanıklı terminal işleme: Sıcaklıkla küçülür tüplerle sarın ve sonra deniz suyunun terminallerden sızmasını önlemek için yağ dayanıklı silikon mühürleyici uygulayın.

The application of oil-filled batteries in deep-sea waterproofing is not only a result of technological innovation but also reflects the thinking of "designing for extreme scenarios"—they do not pursue "all-round capability" but focus on "deep-sea rigid demands, "konvansiyonel pillerin ölümcül ağrı noktalarını "yağ + basınç dengesi"nin basit mantığı ile çözüyor.Bu "doğruluk yoluyla problem çözme" düşüncesi teknolojinin kendisinden daha değerli olabilir.: ister sualtı DIY ekipmanları tasarlamak ister günlük elektronik cihazların su geçirmez performansını optimize etmek, bu bilgiyi elde edebilirsiniz,"Su geçirmezlik"in artık ekipmanların uygulanmasını kısıtlayan bir engelle olmaması.